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Un rasgo polifénico es aquel en el que pueden surgir múltiples fenotipos discretos a partir de un único genotipo como resultado de diferentes condiciones ambientales. Por lo tanto, es un caso especial de plasticidad fenotípica .
Existen varios tipos de polifenismo en los animales, desde la determinación del sexo por el entorno hasta las castas de las abejas y otros insectos sociales. Algunos polifenismos son estacionales, como en ciertas mariposas que presentan patrones diferentes a lo largo del año, y en algunos animales árticos como la liebre de las nieves y el zorro ártico , que son blancos en invierno. Otros animales presentan polifenismos inducidos por depredadores o por recursos, lo que les permite aprovechar las variaciones de su entorno. Algunos nematodos pueden desarrollarse como adultos o como larvas dauer en reposo según la disponibilidad de recursos.
Definición
Un polifenismo es la aparición de varios fenotipos en una población, cuyas diferencias no son resultado de diferencias genéticas. [ 2 ] Por ejemplo, los cocodrilos poseen un polifenismo de determinación del sexo dependiente de la temperatura , donde el sexo es el rasgo influenciado por las variaciones en la temperatura del nido. [ 3 ]
Cuando existen formas polifénicas al mismo tiempo en la misma población panmíctica (de cruzamiento), pueden compararse con el polimorfismo genético . [ 4 ] En el polifenismo, el cambio entre morfos es ambiental, pero en el polimorfismo genético la determinación del morfo es genética. Estos dos casos tienen en común que más de un morfo forma parte de la población en un momento dado. Esto es bastante diferente de los casos en los que un morfo sigue predeciblemente a otro durante, por ejemplo, el transcurso de un año. En esencia, esto último es ontogenia normal , donde las formas jóvenes pueden tener, y de hecho tienen, formas, colores y hábitos diferentes a los de los adultos.
La naturaleza discreta de los rasgos polifénicos los diferencia de rasgos como el peso y la altura, que también dependen de las condiciones ambientales, pero varían continuamente en un espectro. Cuando existe polifenismo, una señal ambiental provoca que el organismo se desarrolle por una vía distinta, dando lugar a morfologías diferentes; por lo tanto, la respuesta a la señal ambiental es de tipo "todo o nada". La naturaleza de estas condiciones ambientales varía enormemente e incluye señales estacionales como la temperatura y la humedad, señales feromonales , señales cairomonales (señales liberadas por una especie que pueden ser reconocidas por otra) y señales nutricionales.
Tipos
determinación del sexo
Los polifenismos que determinan el sexo permiten que una especie se beneficie de la reproducción sexual al tiempo que posibilitan una proporción desigual de sexos . Esto puede ser beneficioso para una especie porque una gran proporción de hembras con respecto a machos maximiza la capacidad reproductiva. Sin embargo, la determinación del sexo dependiente de la temperatura (como se observa en los cocodrilos) limita el rango en el que una especie puede existir y la hace susceptible a la extinción por cambios en los patrones climáticos. [ 3 ] Se ha propuesto la determinación del sexo dependiente de la temperatura como explicación de la extinción de los dinosaurios. [ 5 ]
La determinación del sexo reversible y dependiente de la población, presente en animales como el pez lábrido azul , tiene menor probabilidad de fallar. En el lábrido azul, solo se encuentra un macho en un territorio determinado: las larvas dentro del territorio se desarrollan en hembras, y los machos adultos no ingresan al mismo territorio. Si un macho muere, una de las hembras en su territorio se convierte en macho, reemplazándolo. [ 5 ] Si bien este sistema asegura que siempre habrá una pareja reproductora cuando dos animales de la misma especie están presentes, podría disminuir la varianza genética en una población, por ejemplo, si las hembras permanecen en el territorio de un solo macho.
castas de insectos
El sistema de castas de los insectos permite la eusocialidad , la división del trabajo entre individuos no reproductores y reproductores. Una serie de polifenismos determina si las larvas se desarrollan en reinas, obreras y, en algunos casos, soldados. En el caso de la hormiga P. morrisi , un embrión debe desarrollarse bajo ciertas condiciones de temperatura y fotoperiodo para convertirse en una reina reproductivamente activa. [ 6 ] Esto permite controlar la temporada de apareamiento, pero, al igual que la determinación del sexo, limita la propagación de la especie a ciertos climas . En las abejas, la jalea real proporcionada por las abejas obreras hace que una larva en desarrollo se convierta en reina . La jalea real solo se produce cuando la reina está envejeciendo o ha muerto. Este sistema es menos susceptible a la influencia de las condiciones ambientales, pero evita la producción innecesaria de reinas.
Estacional
La pigmentación polifénica es adaptativa para las especies de insectos que experimentan múltiples temporadas de apareamiento cada año. Los diferentes patrones de pigmentación proporcionan un camuflaje adecuado a lo largo de las estaciones, además de modificar la retención de calor a medida que cambian las temperaturas. [ 7 ] Debido a que los insectos cesan su crecimiento y desarrollo después de la eclosión , su patrón de pigmentación es invariable en la edad adulta; por lo tanto, una adaptación de pigmentación polifénica sería menos valiosa para las especies cuya forma adulta sobrevive más de un año. [ 5 ]